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Hugo Romero Sanchez, PhD

Trouw Nutrition Latino AméricaAntigua, Noviembre 2016

Estrategias Nutricionales para Disminuir el Uso de Antibióticos

Costos de Pérdida de Integridad Intestinal porProhibición de APC

• Difícil cuantificar los efectos de los problemas digestivos.

• ~ 100 Millones USD por pérdidas relacionadas con supresión de ABPC en Reino Unido

• ~20 Millones USD se recuperaron con manejo nutricional

Costos de Pérdida de Integridad Intestinal:Efecto de Coccidiosis

• Coccidia causa pérdidas globales anuales de ~1,5 billones de dólares

• Cada grado de lesión por coccidia (Johnson-Reid) causa disminución de 1.5% en peso corporal:

Peso 2000g ���� 30 a 60 g.

• Costo de mantenimiento asociado a mala absorción es de 40 a 80 kcal/ave

Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009Teeter, 2008, 2009

Efecto de infecciones intestinales sobre la digestibilidad de nutrientes (%)

día control infección1

digestibidad grasa, % 18 82 81

21 86a 22b

24 86a 42b

digestibilidad proteína, % 25 78 79

digestibilidad almidon, % 25 94a 88b

14

1Eimeria acervulina infección a día 18

---- 386 kcal386 kcal386 kcal386 kcal

---- 94 kcal94 kcal94 kcal94 kcal

Efecto de enteritis necrótica sobre el desempeño zootécnico

Van der Klis 2012

Nuestra Pregunta

Como mejorar la integridad intestinal y la digestión?

Respuesta Tradicional

MIC50 MIC90 Dosis ppm

Avilamicina 0,12 0,5 10-40

Enradine 5 -10

Bacitracina 0,25 0,5 9-50

Flavomicina > 64 > 64 2.5-5

Virginiamicina 0,25 0,25 10-20

Halquinol: 30 – 60 ppmSulfato de ColistinaSulfato de Neomicina

Respuesta Tradicional

MIC50 MIC90

Avilamicina 0,12 0,5

Avoparcina 0,25 0,25

Bacitracina 0,25 0,5

Flavomicina > 64 > 64

Virginiamicina 0,25 0,25

HalquinolSulfato de ColistinaSulfato de Neomicina

Opinión negativa del público sobre uso de antibioticos en dietas animales

http://www.mcdonalds.com/corp/values/purchasing/antibiotics/global_policy.html

Que hacer!• Balancear la población microbiana es la clave

para mantener la salud intestinal • Uso de ABPC no tendrá uso masivo en futuro• Necesidad por alternativas:

�Principio de exclusión competitiva�Activación moderada del sistema inmune� No resistencia bacteriana, no residuos en carne� Mejorar digestibilidad de la dieta, reduciendo

substratos para crecimiento bacteriano

Uso de Diferentes Modelos de Investigación

1. Modelos ´In vitro´ para estudiar la microflora y permeabilidad celular:

- Metabolismo de la microflora típica- Inhibición de ciertas cepas patógenas

- Primer tamizaje de productos para probar ‘in vivo’

Síntomas de Motilidad Pobre

• Hipertrofia proventricular y atrofia de molleja• Aumento picaje de pluma y de cama• Digestión pobre de proteína y lípidos

�Reducción de conversión alimenticia• Incrementa susceptibilidad a patógenos entéricos• Reabsorción pobre de agua y electrolitos• Aumenta tasa de mortalidad

�Mortalidad incrementa en aves alimentadas con pellets versus harina gruesa (Nir et al., 1995, Munt et al, 1995)

La Molleja necesita moler para tener un TGI

saludable y completamente funcional.

Se requieren partículas mayores .

Función Gastrointestinal

Ganancia Peso, gFCR, g:gAMEn, MJ/kJDigest. Almidón, %Digest. Grasa, %

8031.34b

14.4b

0.980.78

a,b P < 0.05

7761.39a

14.1a

0.980.78

Maíz Molido

Maíz Partido

(Svihus et al., 2004)

Efecto del uso de maíz partido (CC) y el tipo de cama sobre la digestibilidad del nitrógeno y la energía en pollos de engorde

Xu, et al 2015

Efecto de cascarilla de avena y soya sobre el desempeño y digestión en pollos de engorde

Van der Klis 2012

Item (log10 ufc) Control 1 C. Avena5%

Pulpa remolacha 5%

P valor

Buche

Lactobacilo 7.9 b 7.1 b 8.4 a ***

Ciego

Lactobacilo 9.8 8.6 10.0 0.1

C. perfringes 5.9 a 1.2 b 6.2 a *

Enterobacteria 8.4 a 5.9 b 8.4 a **

a,b medias con letra diferente son significativamente diferente (P<0.05)* Diferencia significativa (P < 0.05)** Diferencia significativa (P < 0.01)1 1 1 1 Dieta control con 1,6% Fibra cruda

Efecto de la inclusión de cascarilla de avena y pulpa de remolacha sobre la microbiota de buche y ciego en pollos de engorde.

Objetivos de Producción y del Molino Alimento

Calidad del PelletTamaño PartículaUtilización de NutrientesFunción GastrointestinalFlexibilidad IngredientesEnteritis Necrótica

Integridad Pared Celular

Incrementos de la permeabilidad celularjuegan un rol vital en la salud intestinaldebido a translocación de bacterias,toxinas y factores antigénicos queestablecen las condiciones depatogenicidad en el intestino.

Efecto del Nivel del Alimento Sobre la Permeabilidad Intestinal Nivel Ingestión

Alto

Bajo

Per

mea

bilid

ad P

arac

elul

ar (

10-6

cm/s

)

6

8

10

12

14

16

1 2 3 40

Día Post-Destete

a

b

bc

c

*

Vente-Spreeuwenberg and Beynen, 2003

Resultado: toxinas, bacteria pueden atravesar la regulación sistémica y causar respuesta inflamatoria

Nueva percepción en los efectos dañinos de las micotoxinas

• Daño de la pared intestinal por micotoxinas por ruptura de las uniones celulares�Especialmente causado por la dificultad de adherir

micotoxinas (DON, OTA…)

• Efectos ocultos en la salud animal y desempeño �Deterioro en la integridad intestinal: incremento en el paso de

patógenos

�Rápida y fácil absorción de (mico)toxinas

• !

EstresTemperatura,Micotoxinas

Aumenta estrés Oxidativo

Aumenta cytokinas pro-inflamatorias

Aumenta apoptosis celular y

Degeneración tisular

Aumenta

Permeabilidad Intestinal

Disminuye consumo

alimento

Disminuye suminstro de

nutrientes a epitelio Intestinal

Disminuye irrigación TGI

Deterioro de proteínas de las uniones celulares por DON & OTA

Adapted from Pinton et al. 2009 and McLauglin et al. 2009

Control OTA

Ocludina

ZO-1

Claudina 3

Claudina 4

Claudina 1

Claudina 2

Claudina 3

Protección de las uniones celulares

Estudio de Nutreco en lechones confirman la protección intestinal

• Multiples micotoxinas en dietas contaminadas

• Daño de proteínas de las uniones celulares por

micotoxinas

• Biopolimeros de glucosa de derivados de

levaduras protege la pared intestinal

1: no micotoxinas

2: no micotoxinas, 2kg/ton TOXO-XL

3: micotoxinas,

4: micotoxinas, 2kg/ton TOXO-XL

Expresión del gen de proteinas

de la union cellular indica daño

Selko trial report 05

Efecto de PC indigerible en desempeño de pollos de engorde

Proteína Cruda Fermentable

Clostridium crece rápidamente en substrato proteíco

Potencial de Proteína Cruda Fermentable (FCP) =

Proteína ileal no digerida + proteína endógena –proteína resistente →→→→ Disponible para fermentación microbiana

Efecto de la Proteína Cruda Fermentable

Trouw Nutrition, 2000; * un mayor calificación de cama significa una cama más seca

PCF

g/kg

Peso Vivo 39d

g

CA

12-39Calif. de Cama*

27 2359b 1.796a 6.4b

32 2343b 1.828ab 6.0b

37 2354b 1.838bc 5.4a

42 2275a 1.863c 5.0a

Efecto de la Proteína Cruda Fermentable

Virginiamicinamg/kg

FCPPeso vivo 39d

gCA 0-39

20 Bajo 2156c 1.756a

20 Alto 2151c 1.772a

0 Bajo 2065b 1.767a

0 Alto 1989a 1.811b

Smulders et al., 1999

Efecto de la Proteína Cruda Fermentable

Alta FPC –Greenline

Alta FPC + Greenline

Peso Vivo 40 d, g 2253a 2405b

CA adj 1500 g 1.51b 1.40a

mortalidad, % 3.8 3.9

Trouw Nutrition, 2006

Salud intestinal = Balance entre Bactaria comensal y patógenas

COMENSAL PATOGENA

Bacteroids

EubacteriaBifidobacteria

Anaerobe G+ cocciClostridia

MethanogenE. coli

BiSulfo-vibrioEnterobacteriën

Lactobacilli

Veilionella

StaphylococciProteus

P. aeruginosa

11

9

BiSulfo-vibrio

7

5

3

Cantidad de UFC/ g heces (log scale)

Efecto Potencial Perjudicial

Efecto Potencial Benéfico

Muerte / degradaciónProducción H2S

Patógenos producción de toxinas

Soporte DigestiónActividad Anti-tumor

Producción de SCFA Reducción producción CO2

Estimulación InmuneMejora resistencia a colonización

Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998Salminen et al., 1998

Producción de carcinógenos

Efectos Negativos de los antibióticos

60

Antibiotic Re-infection

• Destrucción de flora comensal después medicación

• Después de retirar antibiótico, reinfección y mortalidad, / diarrea � repetición de tratamientos

Diarrhea

Tabla 3. Efecto de la fuente de cobre sobre

el peso corporal de pollos de engorde (Adaptado de Zou., et al., 2006)

Tratamiento Peso Corporal 45d (Cama Usada)

Peso Corporal 47d (Cama Nueva)

Control Negativo 1.88 b 2.15 aSulfato de Cobre 1.99 a 2.05 abCobre Tribásico* 1.97 a 2.16 aControl Positivo 1.92 a 1.93 b

SEM 0.01 0.03

* : Cloruro tribásico de cobre es Intellibond Cobre™

Alternativas en Mercado para ABPC

Efecto Directo Inhibitorio de los Ácidos Orgánicos Sobre los Microorganismos

RCOOH

RCOO- H+

Reduction of pH

Nucleus

Cell wall

ADP + P > ATP

Ribosom

DNA

���� ����

Ácidos Inorgánicos no pueden atravesar la pared celular

Efecto Sinérgico de Combinación de Ácidos

pH

Mezcla Sinérgica

Sale de Amonio

Acidos Especiales

Prueba De Campo con Reproductoras (2004)

10,000 Reproductoras: dividido en 2 grupos� Grupo Testigo (Control)

� Mezcla de A. Orgánicos

• Desde la crianza hasta fin de postura semanas) Período Semanas Dosis (lt/1000 lt) Cuando

Cría Semana 1 1.5 Todos los días

Cría Semana 2 – 6 1.5 3 días / semana

Cría Semana 7 – 17 1.5 2 - 3 días / semana

Levante / Postura

Semana 21 – 24 2.0 Todos los días

Postura Sem 1 - 3 al pico 1.5 Todos los días

Postura Desp. del pico 1.5 2 - 3 días / semana

Resultados en Reproductoras (2004)

% Post al

pico

Duración

Período

>80 % Postura

# Huevos Incubable

s a Sem. 66

Mortal.

1as 4 sem de

postura

Mortal. Total

Costos

Antibióticos / 10000

Aves

Control 84.5 8 sem 173 5 % 20.0 % $ 4,200

A.Orgánico

89.9 14 sem 185 2 % 13.6 % $ 800

Diferencia+6.4%

+ 6 sem. + 12 - 3 % - 6.4 % - $ 3,600

Ensayo con Pollos en Países Bajos

• Granja: 100000 pollos de engorde 4 casetas• Problemas:

� Siempre brote con Streptococo (30 d)� Cada ciclo con necesidad de medicación

• Nueva estrategia:� Ácido orgánico dosificado durante todo el engorde

: 1.5 ltr / 1000 ltr agua

Resultados: Países Bajos

Ensayo Selko-pH Days Weight FCR FCR Growth Mort IEE Medication

yes/ no g 1500 g/d % costs

Erou/ broiler

Av. without Selko-pH NO 38.8 2095 1.643 1.404 53.98 4.87 313 € 0.025

Av. with Selko-pH SI 41.0 2386 1.676 1.321 58.18 3.07 337 € 0.015

Differencia 2.2 291

0.033 -0.083 4.20 -1.80 24

€ -0.010

NOTA: Costos del Acido Orgánico fueron incluídos en costos de

medicación.

Uso de A. Orgánicos en Agua de Bebida

1. Aplicación segura: No afectar el pH del agua de bebida a sobredosis (> 3.5)

2. Dósis bajas (0.1%) Sanitizar el agua.

3. Dósis Altas (0.2%)

� Mejora digestión: Reducción FCR; aumento ganancia diaria de peso

� Control de problemas entéricos: E.coli / Salmonella

SCFA: Butirato

C4, muy soluble, 1 grupo ácido, mal olor�Bacteriostático

�Estimula la digestión enzimática

�Estimula en intestino la proliferación celular

�Fuente Energética para la vellosidad intestinal!

���� Mejor funcionamiento de célula intestinal

AGCM y ácido butírico reducen eficazmente la expresión de genes virulentos

La expresión de los genes fimA y hilA está relacionada con virulencia

Ácidos Grasos de Cadena Mediana (AGCM)

• Más Relevantes: � A. Caproico (C6; aceite líquido)

� A. Caprilico (C8; aceite líquido)

� A. Caprico (C10; cristales blancos)

• Olor típico fuerte (adverso)

• No corrosivo, baja toxicidad

• Presente en fuentes vegetales (coco/palma)

• Use en nutrición humana� Fórmulas infante

� Nutrición parenteral

� Preservantes (e.g. cubierta de quesos)

Ensayo Desafío de NE

Modelo de infección ID-Lelystad NE

• Infección Dual:� Eimeria acervulina 9d

� Clostridium 13-14 d

Tratamientos experimentales:

�Control Negativo

� MCT Coco-/palma (trigliceridos) 6%

�AGCM 3%

(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)(Jansman et al 2005)

Effect of medium chain fat and fatty acids on clinical data of NE-

infected broilers

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

Lesion score d14 Lesion score d15 Lesion score d17 Overall mortality %

% o

f c

on

tro

l g

rou

p

Control

MC fat

AGCM

Sinergía entre ácidos orgánicos & AGCM

(in vitro)

Selko R&D lab, 2004

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

Enterobacteria (gram–) Enterococcus (Gram+) Lactobacillus (Gram+)

Log

red

ucti

on t

=3h

(co

mp.

to

cont

rol)

Acidos Orgánicos AGCM Combination

Sinergía entre ácidos orgánicos & AGCM

• Acidos de Cadena Mediana alteran la estructura de

la pared celular bacteriana

• Esto facilita el ingreso de otros ácidos orgánicos

• Al disminuir el pH intracelular se afecta el

metabolismo bacteriano

• Se reduce el potencial perjudicial de la bacteria y

aumenta la disponibilidad de nutrientes para el ave

Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008Den Hartog et al, 2008

Conclusiones

• Acidos Orgánicos tienen efecto antimicrobial en agua, alimento y en TGI

• AO mejoran la digestibilidad de proteínas

• Interacción positiva OA / MCFA�Modo de acción complementario

�Efectos positivos más preddecibles en GDP / CA

• Ingrediente esencial para dietas libres deABPC, y reducen tratamientos de antibióticos

Extractos de Hierbas y Aceites

ResultadosResultadosResultadosResultados AltamenteAltamenteAltamenteAltamente Variables (Variables (Variables (Variables (resultadosresultadosresultadosresultados de 5 de 5 de 5 de 5 ensayosensayosensayosensayos))))

Nutreco PRRC-1998, 2000 and 2002.

Conclusiones

• Mejoras en integridad intestinal con menor uso

de antibióticos

• Además de estas alternativas, se requieren

cambios y estrategias en formulación para

reducir el crecimiento bacterial y mejorar el

desempeño

Gracias por su atención!

Hugo.Romero.Sanchez@trouwnutrition.com